论文部分内容阅读
摘要：高压断路器在电力系统中起着维护电网安全的重要作用，本文对500kV变电站普遍使用的液压操动机构断路器的历年运行缺陷进行了统计分析，并提出了运维建议。
关键词：开关；缺陷；统计分析；建议
断路器是高压电气设备中最重要和最为关键的一类开关设备，要求在系统发生各类短路故障时，具有很高的切断故障电流能力。断路器的操动机构有电磁式、弹簧式、气动式和液压式等，正是由于液压操动机构断路器具有所需电源容量小，功率大，操作平稳等优点，目前广泛应用于500kV变电站内，但同时受大气环境影响大，对各组件质量要求高，日常运维复杂等又制约了其应用空间。结合绍兴地区五座500kV变电站2011-2013年断路器的运行情况，对液压操动机构断路器的缺陷进行统计分析并提出了处理方式和运维建议。
1、缺陷总体情况
按照“紧急，重要，一般”的缺陷等级划分，对2011-2013年所有液压操动机构断路器的缺陷进行分类统计，其中紧急缺陷14次，重要缺陷22 次，一般缺陷84次。汇总详见表1。
紧急缺陷：开关发生异常状态，严重威胁安全运行，需立即处理，否则可能造成停电事故或设备损坏事故的缺陷。
重要缺陷：对开关安全运行有一定威胁，但尚能坚持运行的缺陷。
一般缺陷：不影响开关正常运行，但长期运行会使设备损坏或影响正常运行的缺陷。
从表1可以看出，2011-2013年总体缺陷数量有不断增加趋势，其中紧急缺陷数量明显增加，重要缺陷亦有所增加，一般缺陷数量总体稳定。
对由于不同原因引起的各类缺陷进行分类汇总，详见表2.
从表2可以看出，重要及紧急缺陷主要集中在本体渗漏油及油中溶解气体影响不能正常建压，同时也从另一方面说明了开关的现场运行情况愈加恶劣，变电站运维安全压力逐渐增加。
绍兴地区五座500kV变电站，其中投产超十五年的有四座，超二十年的有1座，且从统计数据分析发现，重要及以上缺陷主要集中在较早投产变电站内的液压操动机构开关，而后期投产，扩建变电站开关则大多为弹簧储能操动机构。随着运行时间的不断积累，液压操动机构开关缺陷呈多发，集中态势，严重影响到了电网的正常运行。
以上统计分析表明：
（1）液压操动机构开关缺陷频发，但主要集中在因内部渗漏油及内部少量杂质引起的油泵频繁启动及打压超时告警。
（2）因氮气泄漏及油泵回路继电器故障引起的缺陷数量虽少，但对开关的正常运行举足轻重，应引起重视。
（3）各变电站目前安装的自动排气装置故障频发，运行稳定性不够，给运维站运维一体化的开展带来一定的阻力。
2、缺陷原因分析及处理
2.1液压机构油泵打压原理
当液压机构的压力降至预先设定的压力值时（32MPa），压力开关的一对接点接通，油泵控制继电器K15（油泵打压中间继电器，断电延时型）及K9（油泵启动继电器）动作，油泵启动开始打压，直至油压升至B1（压力接点）返回，经K15延时返回接点（时间整定延时3-5S）返回断开油泵打压回路，油泵停止打压。
2.2 频繁打压原因分析
液压机构频繁打压主要是由于氮气筒内微量泄露的气体经过分合闸操作后进入储能的油泵泵腔内导致的结果。其表现形式主要有：由于工作缸活塞出口端密封不良，储压筒活塞杆出口端密封不良，管路连接头渗漏及高压放油阀密封不良或不严引起的外泄露；二级阀活塞密封圈失效或二级阀活塞锥面密封不良，分合闸一级阀密封不严，合闸阀内逆止阀密封不严，合闸阀与二级阀连接处密封圈失效引起的内泄露等。
2.3打压超时原因分析
打压超时是指整个建压时间过长，或油泵建至一定压力之后，建压时间变长或建不上压。引起打压超时的原因有吸油回路有堵塞，吸油不畅通，滤油器有赃物堵住；油泵中空气未排尽；油箱中油位过低，油量少；高压油路有泄露等。
2.4 “打压超时”缺陷处理
开关“打压超时”光字告警信息发出后，首先到一次现场检查开关实际压力表指示，确证开关压力降低并稳定在某一数值，若外观检查发现液压油或氮气有明显泄漏，开关压力持续下降等，则应根据相关规程规定进行拉停处理。若压力稳定而油泵不能正常建压，则应考虑系液压油路中集气无法建压引起。处理步骤如下。
步骤一：断开油泵电机电源开关
步骤二：排气
方式一：利用自动排气装置
安装有自动排气装置的，使用“强排气”按钮进行排气。
方式二：手动排气
将油泵上的排气螺栓慢慢拧松，此时会连续冒出大量气泡同时伴有少量液压油，擦拭干净并重复排气，直至几乎无气泡冒出仅有液压油排出为止，然后拧紧排气螺栓。
步骤三：信号复归
用S4复归钥匙手动复归打压超时继电器，确认“打压超时”信号复归。
注意：对于需要断开开关控制电源才能复归者，需经调度同意方可拉合控制电源进行信号复归。
步骤四：接通油泵电机电源，油泵启动建立正常压力，若不能正常建压，则须按如上步骤进行多次排气处理，直至建压正常。
3、运维建议
3.1 注重日常巡视
投入电网和处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查，有人值班变电站每天当班巡视不少于一次，无人值班变电站通常每月不少于2次。液压操动机构断路器，每天应记录油泵启动次数，且正常时不应超过2次。检查时应注意，机构内各连接部位和与断路器连接的管道无渗油、漏气异常现象，常压油箱油位、油色正常，油位应在游标中心位置，油压力表根据温度变化应与铭牌参数相符等。
3.2 加强特殊巡视
对于新设备投运的巡视检查，周期应相对缩短，投运72小时以后转入正常巡视。有人值班变电站应每周进行一次夜间闭灯巡视，无人值班应两个月一次。由于液压操动机构断路器受天气变化影响较大，在高温季节高峰负荷，气候突变时更应加强特殊巡视。3.3 提高运维质量
高压断路器的维护工作，应根据断路器运行记录、缺陷情况，制定相应的维护措施。对于存在缺陷的油泵打压继电器，氮气筒严重锈蚀，自动排气装置故障开关，应尽可能利用每次停电机会进行维修，更换处理。
3.4 加速开关改造升级
液压操动机构断路器，受气候变化，环境影响明显，本体各组件组成复杂，日常运维要求高。随着系统电压和输电容量的提高，要求小型化，智能化，灭弧自能化，开断容量高的断路器已成为发展必然趋势。尤其对于各变电站运行超过二十年的断路器，更应加快改造升级。
参考文献
[1] 能源部电力司.高压断路器运行规程.中国电力出版社.
[2] 张全元主编.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.
[3] 国网公司人力资源部组编.生产技能人员职业能力培训变电运行500kV专用教材.中国电力出版社.
[4] 国网公司人力资源部组编.生产技能人员职业能力培训电气设备及运行维护 中国电力出版社.
作者简介：刘京辉（1980-）男，河北保定人，工程师，从事500kV运维站运检二次继保工作。
关键词：开关；缺陷；统计分析；建议
断路器是高压电气设备中最重要和最为关键的一类开关设备，要求在系统发生各类短路故障时，具有很高的切断故障电流能力。断路器的操动机构有电磁式、弹簧式、气动式和液压式等，正是由于液压操动机构断路器具有所需电源容量小，功率大，操作平稳等优点，目前广泛应用于500kV变电站内，但同时受大气环境影响大，对各组件质量要求高，日常运维复杂等又制约了其应用空间。结合绍兴地区五座500kV变电站2011-2013年断路器的运行情况，对液压操动机构断路器的缺陷进行统计分析并提出了处理方式和运维建议。
1、缺陷总体情况
按照“紧急，重要，一般”的缺陷等级划分，对2011-2013年所有液压操动机构断路器的缺陷进行分类统计，其中紧急缺陷14次，重要缺陷22 次，一般缺陷84次。汇总详见表1。
紧急缺陷：开关发生异常状态，严重威胁安全运行，需立即处理，否则可能造成停电事故或设备损坏事故的缺陷。
重要缺陷：对开关安全运行有一定威胁，但尚能坚持运行的缺陷。
一般缺陷：不影响开关正常运行，但长期运行会使设备损坏或影响正常运行的缺陷。
从表1可以看出，2011-2013年总体缺陷数量有不断增加趋势，其中紧急缺陷数量明显增加，重要缺陷亦有所增加，一般缺陷数量总体稳定。
对由于不同原因引起的各类缺陷进行分类汇总，详见表2.
从表2可以看出，重要及紧急缺陷主要集中在本体渗漏油及油中溶解气体影响不能正常建压，同时也从另一方面说明了开关的现场运行情况愈加恶劣，变电站运维安全压力逐渐增加。
绍兴地区五座500kV变电站，其中投产超十五年的有四座，超二十年的有1座，且从统计数据分析发现，重要及以上缺陷主要集中在较早投产变电站内的液压操动机构开关，而后期投产，扩建变电站开关则大多为弹簧储能操动机构。随着运行时间的不断积累，液压操动机构开关缺陷呈多发，集中态势，严重影响到了电网的正常运行。
以上统计分析表明：
（1）液压操动机构开关缺陷频发，但主要集中在因内部渗漏油及内部少量杂质引起的油泵频繁启动及打压超时告警。
（2）因氮气泄漏及油泵回路继电器故障引起的缺陷数量虽少，但对开关的正常运行举足轻重，应引起重视。
（3）各变电站目前安装的自动排气装置故障频发，运行稳定性不够，给运维站运维一体化的开展带来一定的阻力。
2、缺陷原因分析及处理
2.1液压机构油泵打压原理
当液压机构的压力降至预先设定的压力值时（32MPa），压力开关的一对接点接通，油泵控制继电器K15（油泵打压中间继电器，断电延时型）及K9（油泵启动继电器）动作，油泵启动开始打压，直至油压升至B1（压力接点）返回，经K15延时返回接点（时间整定延时3-5S）返回断开油泵打压回路，油泵停止打压。
2.2 频繁打压原因分析
液压机构频繁打压主要是由于氮气筒内微量泄露的气体经过分合闸操作后进入储能的油泵泵腔内导致的结果。其表现形式主要有：由于工作缸活塞出口端密封不良，储压筒活塞杆出口端密封不良，管路连接头渗漏及高压放油阀密封不良或不严引起的外泄露；二级阀活塞密封圈失效或二级阀活塞锥面密封不良，分合闸一级阀密封不严，合闸阀内逆止阀密封不严，合闸阀与二级阀连接处密封圈失效引起的内泄露等。
2.3打压超时原因分析
打压超时是指整个建压时间过长，或油泵建至一定压力之后，建压时间变长或建不上压。引起打压超时的原因有吸油回路有堵塞，吸油不畅通，滤油器有赃物堵住；油泵中空气未排尽；油箱中油位过低，油量少；高压油路有泄露等。
2.4 “打压超时”缺陷处理
开关“打压超时”光字告警信息发出后，首先到一次现场检查开关实际压力表指示，确证开关压力降低并稳定在某一数值，若外观检查发现液压油或氮气有明显泄漏，开关压力持续下降等，则应根据相关规程规定进行拉停处理。若压力稳定而油泵不能正常建压，则应考虑系液压油路中集气无法建压引起。处理步骤如下。
步骤一：断开油泵电机电源开关
步骤二：排气
方式一：利用自动排气装置
安装有自动排气装置的，使用“强排气”按钮进行排气。
方式二：手动排气
将油泵上的排气螺栓慢慢拧松，此时会连续冒出大量气泡同时伴有少量液压油，擦拭干净并重复排气，直至几乎无气泡冒出仅有液压油排出为止，然后拧紧排气螺栓。
步骤三：信号复归
用S4复归钥匙手动复归打压超时继电器，确认“打压超时”信号复归。
注意：对于需要断开开关控制电源才能复归者，需经调度同意方可拉合控制电源进行信号复归。
步骤四：接通油泵电机电源，油泵启动建立正常压力，若不能正常建压，则须按如上步骤进行多次排气处理，直至建压正常。
3、运维建议
3.1 注重日常巡视
投入电网和处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查，有人值班变电站每天当班巡视不少于一次，无人值班变电站通常每月不少于2次。液压操动机构断路器，每天应记录油泵启动次数，且正常时不应超过2次。检查时应注意，机构内各连接部位和与断路器连接的管道无渗油、漏气异常现象，常压油箱油位、油色正常，油位应在游标中心位置，油压力表根据温度变化应与铭牌参数相符等。
3.2 加强特殊巡视
对于新设备投运的巡视检查，周期应相对缩短，投运72小时以后转入正常巡视。有人值班变电站应每周进行一次夜间闭灯巡视，无人值班应两个月一次。由于液压操动机构断路器受天气变化影响较大，在高温季节高峰负荷，气候突变时更应加强特殊巡视。3.3 提高运维质量
高压断路器的维护工作，应根据断路器运行记录、缺陷情况，制定相应的维护措施。对于存在缺陷的油泵打压继电器，氮气筒严重锈蚀，自动排气装置故障开关，应尽可能利用每次停电机会进行维修，更换处理。
3.4 加速开关改造升级
液压操动机构断路器，受气候变化，环境影响明显，本体各组件组成复杂，日常运维要求高。随着系统电压和输电容量的提高，要求小型化，智能化，灭弧自能化，开断容量高的断路器已成为发展必然趋势。尤其对于各变电站运行超过二十年的断路器，更应加快改造升级。
参考文献
[1] 能源部电力司.高压断路器运行规程.中国电力出版社.
[2] 张全元主编.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.
[3] 国网公司人力资源部组编.生产技能人员职业能力培训变电运行500kV专用教材.中国电力出版社.
[4] 国网公司人力资源部组编.生产技能人员职业能力培训电气设备及运行维护 中国电力出版社.
作者简介：刘京辉（1980-）男，河北保定人，工程师，从事500kV运维站运检二次继保工作。